天文|如果宇航员从月球向地球开枪,将会发生什么?

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天文|如果宇航员从月球向地球开枪,将会发生什么?
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这实际上是几个问题伪装成的一个问题 。
首先 , 从月球表面发射的子弹会真的离开月球吗?
正如其他人所说 , 答案肯定是不会 。 即使是用常规武器发射的最快的炮弹的速度也不足以达到月球逃逸速度 。 简而言之 , 子弹在遵循近似抛物线的轨迹之后会掉落到月球表面 。
其次 , 理论上以足够快的速度向地球方向发射的子弹会真的击中地球吗?
答案是否定的 。 向地球方向发射的子弹将继承月球的轨道速度 , 通过矢量加法则将其自身速度加到月球上 。 由于地球的速度近似垂直于月球的轨道运动 , 因此结果将是更快的速度和更多的动能 。 因此 , 子弹不会撞击地球 , 而是会进入围绕地球的椭圆形轨道 , 尽管实际上是朝着地球方向发射的 , 但子弹头将使其大部分离开月球轨道 。
那么 , 子弹击中地球又需要什么呢?又是为什么呢?简单 。 除了获得月球的逃逸速度外 , 子弹必须具有抵消月球轨道速度的速度 。 简而言之 , 它应该朝着月球的轨道运动的相反方向而不是地球的方向发射 , 并且它的速度应该足够快 , 这样当它爬升到月球的引力场之外时它就会失去速度 , 它不再具有足够的相对地球速度来保持绕地球运行 。 子弹的最终轨迹将是高度伸长的椭圆 , 最终(几天后)与地球大气层相交 。 子弹将以极高的速度(约10 km / s)进入大气 , 因为届时子弹将获得大量动能 , 并坠向地球;最终结果 , 它会像陨石那样 , 并在大气层再进入过程中在高层大气中燃烧 。


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回到原始问题的答案:如果从月球向地球发射子弹 , 当它到达地球时会发生什么?
.220 Swift仍然是世界上最快的商用子弹 , 公布的速度为4,665 ft / s(1,422 m / s) , 而月球的逃逸速度为2,400 m / s , 因此子弹不会离开月球太远并最终返回月球表面 。


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唯一离开月球的弹道(非导弹)将是来自轨道炮的弹道(非导弹) , 速度可以达到5-6000米/秒(21600公里/小时)以上 。
一发轨道炮子弹 。


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如果瞄准非常精确 , 这将是非常困难的 , 它可能会以超过40,000公里/小时或11,100米/秒的速度进入地球大气层 。
【天文|如果宇航员从月球向地球开枪,将会发生什么?】当抛射物重新进入地球大气层时 , 它会将前面的空气压缩到8000-10000摄氏度的温度 , 然后融化并燃烧 , 不会击中地面 , 但会在离地面15-20公里处蒸发 , 最终可能会发生巨大的爆炸 。
如果宇航员从月球向地球开枪 , 将会发生什么?
子弹实际上必须要做的是到达月球和地球之间的引力抵消的位置 。 换句话说 , 子弹必须达到两者之间的最大引力点 。 以下是在从月球到地球的直接路径上 , 电势如何随距月球中心的距离而变化:


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红色虚线标记了月球表面和最大点处的电势 。 子弹逃脱月球并开始被拉向地球所需要做的就是拥有足够的能量来弥合这个间隙 , 约为2.6 MJ / kg 。 为了获得足够的动能 , 子弹必须以大约2270 m / s的初始速度向地球发射 。
但是还有更复杂的 。 月球绕地球运行 , 其轨道速度约为1020 m / s 。 因此 , 子弹在发射前也以该速度行进 , 因此简单地向地球发射将导致总速度朝着地球与月球轨道方向之间的某个方向前进 。
因此 , 为了使子弹的合成速度直接朝向地球 , 它必须在地球和月球之间的地方以对角线发射 , 其发射速度必须足以抵消月球的轨道速度:


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地球在这里位于左侧 , 按比例缩放 , 而月亮太小 , 无法在蓝色轨道速度箭头的底部看到 。
因此 , 实际所需的发射速度约为2480 m / s , 朝向月球所成的角度约为28° 。
实际上 , 尽管以上两个原理都适用 , 但由于月球绕地球运行 , 所以它要复杂一些 。 首先 , 最大潜力点会随月球绕行轨道移动 。 实际上 , 这对子弹有帮助 , 因为它可以绕过潜在峰 , 这意味着需要较低的速度 。 但是 , 绕月运行的卫星也会使子弹偏离轨道 , 因此需要用更大的发射角来补偿 。
子弹最终以弯曲的轨迹(如本例)结束 , 还是地球在左侧 , 月亮从右侧逆时针旋转:


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在本例中 , 发射速度为2510 m / s , 偏离中心点为54° 。 子弹最初从月球轨道的方向移动 , 很快就被月球拉回 , 但直到它越过其所走路径上的潜在峰值时才离开 。 从这里开始 , 它被地球的引力所吸引 , 经过约4.5天的总行程 , 终于从月球的另一侧撞击地球 。 该轨迹与返回的阿波罗太空任务的轨迹相似 。


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就像阿波罗飞行任务一样 , 子弹是否最终能够到达地球表面 , 还取决于子弹能否通过大气层 , 因为此时地球已将子弹加速到超过11 km / s的速度 。
作者: quora
FY: 一未
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